СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ СРЕДЫ В ВИДЕ СЫРОЙ НЕФТИ В РЕЗЕРВУАРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК G01N29/00 

Область техники

Изобретение относится к способам контроля и определения однородности или степени перемешивания жидкостей, в частности сырой нефти.

Уровень техники

Известен способ и аппарат для отбора проб в океане (патент США №5687137). При этом в процессе отбора проб решается задача определения неоднородностей в океане путем акустической томографии, состоящая в определенной последовательности действий, которые и являются аналогом для описываемого в данной заявке технического решения. Известное устройство содержит набор акустических излучателей, набор акустических приемников, устройство передачи информации, блок хранения информации, блок управления, блок обработки данных, генератор управляющего сигнала, блок питания, датчики для измерения параметров океана (средства для измерения температуры, электропроводности и давления) и, по крайней мере, один подводный аппарат, передвигающийся после получения управляющего сигнала от блока управления. Набор акустических приемников выполнен в виде вертикального массива акустических приемников. Известный процесс определения неоднородностей в океане средствами акустической томографии включает в себя следующие этапы: установку набора акустических приемников и набора акустических излучателей, по крайней мере, один из которых расположен на подводном аппарате в определенном месте в океане; излучение акустических сигналов акустическими излучателями; прием излученных сигналов, прошедших через определенный объем океана; передачу полученных акустических сигналов и информации о них блоку обработки данных и блоку хранения информации; обработку полученных сигналов; при необходимости выдачи команды блоком управления на перемещение подводного аппарата; прием команды подводным аппаратом и перемещение его в заданные координаты; определение посредством датчиков параметров океана; передача полученной информации блоку хранения информации и блоку обработки данных.

Недостатком известного способа является недостаточная точность выявления неоднородностей среды.

Наиболее близким из известных является система передачи данных о состоянии океана средствами акустической томографии (патент США №4805160). Система определения и передачи данных (в том числе неоднородности) в акустической томографии океана включает множество акустических преобразователей и множество акустических приемников, расположенных в море на некотором расстоянии друг от друга, ретранслятор, модуляторы, средства радиопередачи, спутник наблюдения за океаном и наземные станции обработки и хранения данных, демодуляторы. Приемники получают от указанных акустических преобразователей акустические сигналы, прошедшие через океаническую среду. Полученные сигналы и информация о них посредством радиосигналов передаются через спутник наземной станции обработки и хранения данных. На основе полученной информации судят о физических свойствах океана, в том числе о температуре, солености и плотности (давлении) морской воды, т.е. о неоднородности распределения этих параметров океана.

Недостатком прототипа является недостаточная точность выявления неоднородностей среды.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности выявления неоднородностей среды, а также повышение точности определения степени перемешивания.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре, заключающемся в том, что размещают обратимые электроакустические преобразователи с обеспечением возможности распространения акустических сигналов через среду от каждого из обратимых электроакустических преобразователей к другим обратимым электроакустическим преобразователям, в процессе перемешивания поочередно подают на каждый обратимый электроакустический преобразователь широкополосный электрический сигнал, преобразуют этот сигнал в широкополосный акустический сигнал посредством соответствующего обратимого электроакустического преобразователя и излучают его в среду посредством соответствующего обратимого электроакустического преобразователя, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, далее преобразуют широкополосный электрический сигнал в широкополосный акустический сигнал посредством одного из других обратимых электроакустических преобразователей, излучают его в среду посредством указанного одного из других обратимых электроакустических преобразователей, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, принятые электрические сигналы обрабатывают, обработку принятых электрических сигналов осуществляют путем вычисления взаимных корреляционных функций каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом, вычисляют общую ширину корреляционных откликов, о завершении перемешивания нефти судят по стабилизации общей ширины корреляционных откликов; в устройстве для реализации способа содержащем обратимые электроакустические преобразователи, расположенные на внешней стороне стенок резервуара по его периметру, соединенные каждый с генератором широкополосного сигнала через соответствующий переключатель, блок управления и синхронизации, многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов, блок вычисления ширины корреляционных откликов, блок памяти ширины корреляционных откликов и блок сравнения, при этом блок управления и синхронизации соединен с генератором широкополосных сигналов и с каждым из переключателей, многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов своими входами соединен с каждым из обратимых электроакустических преобразователей и с генератором широкополосных сигналов, выход вычислителя взаимных корреляционных функций сигналов соединен с входом блока вычисления ширины корреляционных функций, выход которого соединен с блоком памяти ширины корреляционных откликов и первым входом блока сравнения, при этом блок памяти ширины корреляционных откликов соединен со вторым входом блока сравнения; в частном случае в устройство введен генератор линейного электрического сигнала и средство отображения, при этом генератор линейного электрического сигнала своим входом соединен с блоком управления и синхронизации, а своим выходом соединен с одним из входов средства отображения, другой вход которого соединен с блоком вычисления ширины корреляционных откликов.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами (фиг.1-4), где на фиг.1 показан резервуар с несколькими слоями нефти различного состава, на фиг.2 показан резервуар с установленными электроакустическими преобразователями (вид сверху), на фиг.3а показаны графики временной зависимости нормированной функции взаимной корреляции с широкополосным сигналом, на фиг.3б показан график временной зависимости ширины корреляционных откликов и среднего значения ширины корреляционных откликов, на фиг.4 показана блок-схема устройства.

Раскрытие изобретения

На чертеже обозначены: первый обратимый электроакустический преобразователь 1, боковая стенка 2, резервуар 3, третий слой нефти 4, третий широкополосный акустический сигнал 5, второй слой нефти 6, первый слой нефти 7, первый широкополосный акустический сигнал 8, дно 9, второй обратимый электроакустический преобразователь 10, четвертый обратимый электроакустический преобразователь 11, третий обратимый электроакустический преобразователь 12, генератор широкополосного сигнала 13, блок управления и синхронизации 14, первый переключатель 15, второй переключатель 16, четвертый переключатель 17, третий переключатель 18, многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов 19, блок вычисления ширины корреляционных откликов 20, блок памяти ширины корреляционных откликов 21, генератор линейного электрического сигнала 22, блок сравнения 23, средство отображения 24.

Резервуар 3 представляет собой замкнутую цилиндрическую конструкцию с дном 9 и боковой стенкой 2, диаметр которой может доходить до 120 метров, а высота до 20 метров, примерами резервуаров 3 могут служить нефтяные танки. Резервуар 3 предназначен для хранения и переработки сырой нефти. Сырая нефть в резервуар 3 может поступать от различных поставщиков и резко отличаться по своим параметрам, главными из которых являются плотность и вязкость. При этом нефть различной плотности образует различные слои нефти, например первый слой нефти 7, второй слой нефти 6 и третий слой нефти 4. Поскольку по мере наполнения резервуара 3 сырая нефть постоянно выкачивается из него для дальнейшей переработки, то она должна быть предварительно перемешана, так как нефть с большой плотностью (в частном случае первый слой нефти 7) и вязкостью не сможет перекачиваться с нормальной скоростью. Помимо нефти на дне резервуара 3 может присутствовать шлам - тяжелые отложения из сырой нефти, часть которого также будет перемешиваться с нефтью.

Для перемешивания нефти в резервуаре 3 установлены миксеры. Миксеры устанавливают в боковой стенке 2 резервуара 3 на высоте около 1-1,5 м от дна 9. Их число обычно 3-4. Миксеры имеют возможность изменять угол наклона лопаток и скорость вращения лопаток.

Предлагаемый способ контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре 3 включает следующие основные этапы:

- установку на внешней стороне боковых стенок 2 резервуара 3 обратимых электроакустических преобразователей с обеспечением возможности распространения акустических сигналов через среду от каждого из обратимых электроакустических преобразователей к другим обратимым электроакустическим преобразователям,

- подачу в процессе перемешивания поочередно на каждый обратимый электроакустический преобразователь широкополосного электрического сигнала,

- преобразование этого сигнала в широкополосный акустический сигнал посредством соответствующего обратимого электроакустического преобразователя,

- излучение в среду посредством соответствующего обратимого электроакустического преобразователя широкополосного акустического сигнала,

- прием этих сигналов другими обратимыми электроакустическими преобразователями, за исключением обратимого электроакустического преобразователя, излучившего этот широкополосный акустический сигнал,

- преобразование этих сигналов другими обратимыми электроакустическими преобразователями, за исключением обратимого электроакустического преобразователя, излучившего этот широкополосный акустический сигнал, в соответствующие принятые электрические сигналы,

- вычисление взаимных корреляционных функций каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом,

- вычисление общей ширины корреляционных откликов (максимумов),

- сравнение ширины корреляционных откликов с предыдущим значением ширины корреляционных откликов.

Установка обратимых электроакустических преобразователей производится на внешней поверхности боковой стенки 2 резервуара 3 для хранения сырой нефти. Каждый обратимый электроакустический преобразователь представляют собой приемоизлучающий электроакустический преобразователь. Количество электроакустических преобразователей, устанавливаемых на боковых стенках 2 резервуара 3, зависит от размеров резервуара 3 и заливаемой в данный резервуар 3 нефти. Так как резервуар 3 может иметь очень большие диаметры и высоты, то двух обратимых электроакустических преобразователей может оказаться недостаточным для получения хорошей точности оценки перемешивания. Чтобы ее увеличить, необходимо расположить по вертикали несколько таких обратимых электроакустических преобразователей в виде вертикальных линеек. Оптимальное число обратимых электроакустических преобразователей в них, число таких линеек и их расположение зависит от диаметра резервуара 3 и технологических особенностей. В некоторые резервуары 3 заливают только легкую нефть разных сортов, а в некоторых может быть комбинация тяжелой нефти (первый слой нефти 7), средней нефти (второй слой нефти 6) и легкой нефти (третий слой нефти 4). Обычно количество сортов нефти в резервуаре 3 колеблется от 2 до 7.

В частном случае рассмотрим пример с четырьмя установленными на боковых стенках 2 резервуара 3 обратимыми электроакустическими преобразователями: первым обратимым электроакустическим преобразователем 1, вторым обратимым электроакустическим преобразователем 10, третьим обратимым электроакустическим преобразователем 12 и четвертым обратимым электроакустическим преобразователем 11 (фиг.2). Первый обратимый электроакустический преобразователь 1, второй обратимый электроакустический преобразователь 10, третий обратимый электроакустический преобразователь 12 и четвертый обратимый электроакустический преобразователь 11 образуют шесть пересекающихся акустических трасс. Увеличение числа обратимых электроакустических преобразователей по вертикали увеличивает число возможных трасс в соответствующее число раз как минимум, если не использовать трассы от обратимых электроакустических преобразователей, расположенные на разных глубинах.

Первый обратимый электроакустический преобразователь 1, второй обратимый электроакустический преобразователь 10, третий обратимый электроакустический преобразователь 12 и четвертый обратимый электроакустический преобразователь 11 подсоединены к генератору широкополосного сигнала 13 через первый переключатель 15, второй переключатель 16, третий переключатель 18 и четвертый переключатель 17 соответственно.

Генератором широкополосного сигнала 13 в процессе перемешивания поочередно на каждый обратимый электроакустический преобразователь подается широкополосный электрический сигнал, который преобразуется данным обратимым электроакустическим преобразователем в широкополосный акустический сигнал. При этом посредством соответствующих переключателей и блока управления и синхронизации 14 происходит поочередное своевременное включение и отключение соответствующих переключателей. Например, при подаче широкополосного электрического сигнала на первый обратимый электроакустический преобразователь 1 первый переключатель 15 открыт, а второй переключатель 16, третий переключатель 18 и четвертый переключатель 17 закрыты для предотвращения поступления широкополосного электрического сигнала на второй обратимый электроакустический преобразователь 10, третий обратимый электроакустический преобразователь 12 и четвертый обратимый электроакустический преобразователь 11. Преобразованный широкополосный акустический сигнал излучается в среду преобразовавшим его электроакустическим преобразователем, например первый обратимый электроакустический преобразователь 1 излучает первый широкополосный акустический сигнал 8.

Излучаемый широкополосный акустический сигнал обозначим как S₀(t).

Предположим, что первый обратимый электроакустический преобразователь 1 излучает первый широкополосный акустический сигнал 8, который мы обозначим как S₁₀(t). Первый индекс означает, что это сигнал от первого обратимого электроакустического преобразователя 1. Предположим, что все обратимые электроакустические преобразователи не являются направленными, поэтому второй обратимый электроакустический преобразовать 10, третий обратимый электроакустический преобразовать 12 и четвертый обратимый электроакустический преобразовать 11 зафиксируют сигнал S₁₀(t), которые мы обозначим как принятые акустические сигналы S₁₀₂(t), S₁₀₃(t), S₁₀₄(t) соответственно. Третий индекс означает, что это принятый акустический сигнал принятый вторым обратимым электроакустическим преобразователем 10, третьим обратимым электроакустическим преобразователем 12 и четвертым обратимым электроакустическим преобразователем 11 соответственно.

Далее излучать будет второй обратимый электроакустический преобразователь 10, его широкополосный акустический сигнал мы обозначим как S₂₀(t). Принятые акустические сигналы остальными обратимыми электроакустическими преобразователями будут - S₂₀₃(t), S₂₀₄(t), S₂₀₁(t). Затем излучающим будет третий обратимый электроакустический преобразователь 12 и четвертый обратимый электроакустический преобразователь 11 соответственно. Таким образом, при последовательном излучении сигналов всеми обратимыми электроакустическими преобразователями мы в результате получим набор из 12 принятых акустических сигналов, S_i,j,k(t), где i - индекс излучающего обратимого электроакустического преобразователя, j - индекс широкополосного сигнала, k - индекс принимающего обратимого электроакустического преобразователя.

Все принятые акустические сигналы преобразуются соответствующим обратимым электроакустическим преобразователем в принятые электрические сигналы.

Далее для всех принятых электрических сигналов S_i,j,k(t) посредством вычислителя (в т.ч. многоканального) взаимных корреляционных функций сигналов 19 вычисляется их нормированная функция взаимной корреляции с соответствующим широкополосным сигналом S₀(t), фиг.3а R_i,j,k=S_i,j,k⊗S₀(t), где значок ⊗ означает операцию взаимной корреляции.

Взаимная корреляция функций может состоять из нескольких пиков. Пики могут четко и не выделяться, если среда сильно неоднородна и сигналы в ней распространяются по разным лучам, что и должно быть в сырой нефти, состоящей из слоев с различной плотностью. Более того, из-за перемешивания жидкости и постоянных гидродинамических потоков эти корреляционные максимумы будут флуктуировать.

Для каждого полученного значения функции взаимной корреляции измеряют (вычисляют) ширину корреляционного максимума или группы корреляционных максимумов ∆_i,j,k для каждой пары сигналов и общее среднее значение этой ширины, вычисляемое как $$\stackrel{⌢}{\Delta }=\frac{1}{N}{\displaystyle \sum {\Delta }_{i,j,k}}$$ .

Через некоторое время снова осуществляется излучение широкополосного акустического сигнала одним из обратимых электроакустических преобразователей, прием и преобразование этих сигналов другими обратимыми электроакустическими преобразователями и вычисление их корреляционных функций с широкополосным сигналом, а также оценку ширины корреляционных откликов (функций), в результате чего получают зависимость ширины корреляционных максимумов и его среднего значения от времени перемешивания.

Если процесс перемешивания производить постоянно, то через некоторое время корреляционные максимумы станут узкими и достаточно стабильными по времени. Это и будет являться признаком того, что среда стала однородной. Период времени с момента первого излучения широкополосного акустического сигнала до момента времени стабилизации ширины корреляционного максимума и является оценкой скорости перемешивания.

При перемешивании жидкость становится более однородной, что приводит к уменьшению значений ∆_i,j,k(t) и $$\stackrel{⌢}{\Delta }\left(t\right)$$ . После полного перемешивания величины ∆_i,j,k(t) и $$\stackrel{⌢}{\Delta }\left(t\right)$$ изменяться не будут, фиг.3б. При этом на графике фиг.3б различными точками показаны значения ширины корреляционных откликов для различных пар обратимых электроакустических преобразователей (обратимый электроакустический преобразователь, принявший сигнал, и обратимый электроакустический преобразователь, излучивший сигнал, принятый указанным ранее обратимым электроакустическим преобразователем). Линией на графике показано изменение во времени среднего значения ширины корреляционных откликов. Буквой T обозначено время окончания процесса перемешивания и стабилизации ширины корреляционных откликов и ее среднего значения.

Зависимость среднего значения ширины корреляционного отклика от времени является общей интегральной характеристикой однородности перемешанной нефти, которая в частном случае по зависимому пункту 3 формулы выводится на средство отображения 24 для оператора. На средство отображения 24 также целесообразно выводить и частные значения ширины корреляционных функций для различных пар сигналов. Это позволит оператору управлять режимом работы боковых миксеров -изменять угол лопаток, их скорость и так далее, чтобы минимизировать время перемешивания.

Для реализации данного способа может быть применено предлагаемое устройство для контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре 3.

Устройство контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре 3 состоит из обратимых электроакустических преобразователей (в частности, первого обратимого электроакустического преобразователя 1, второго обратимого электроакустического преобразователя 10, третьего обратимого электроакустического преобразователя 12 и четвертого обратимого электроакустического преобразователя 11), генератора широкополосных сигналов 13, блока управления и синхронизации 14, переключателей (в частности, первого переключателя 15, второго переключателя 16, третьего переключателя 18, четвертого переключателя 17), многоканального вычислителя взаимных корреляционных функций сигналов 19, блока вычисления ширины корреляционных откликов (максимумов, функций) 20, блока памяти ширины корреляционных откликов (максимумов, функций) 21, блока сравнения 23, генератора линейных электрических сигналов 22 и средства отображения 24.

Обратимые электроакустические преобразователи представляют собой электроакустические преобразователи, предназначенные для преобразования электрических сигналов в акустические сигналы и акустических сигналов в электрические сигналы в режиме излучения и приема акустических колебаний низких частот, для которых поглощение в среде еще является приемлемым. Обратимые электроакустические преобразователи выполнены с обеспечением возможности установки их на боковых стенках 2 резервуара 3. Обратимые электроакустические преобразователи подсоединены каждый к генератору широкополосных сигналов 13 через соответствующий переключатель. При этом первый обратимый электроакустический преобразователь 1 соединен с первым переключателем 15, второй обратимый электроакустический преобразователь 10 соединен со вторым переключателем 16, третий обратимый электроакустический преобразователь 12 соединен с третьим переключателем 18, четвертый обратимый электроакустический преобразователь 11 соединен с четвертым переключателем 17. Каждый из обратимых электроакустических преобразователей соединен своими выходами с многоканальным вычислителем взаимных корреляционных функций сигналов 19.

Генератор широкополосных сигналов 13 представляет собой устройство, генерирующее электрические сигналы в широкой полосе частот. Генератор широкополосных сигналов 13 подсоединен к каждому обратимому электроакустическому преобразователю через соответствующий переключатель. Генератор широкополосного сигнала 13 соединен с многоканальным вычислителем взаимных корреляционных функций сигналов 19 с обеспечением возможности передачи ему широкополосного электрического сигнала для вычисления взаимной корреляции с ним принятых электрических сигналов, полученных от обратимых электроакустических преобразователей.

Блок управления и синхронизации 14 представляет собой устройство для обеспечения синхронизации работы каких либо устройств. Блок управления и синхронизации 14 соединен с генератором широкополосного сигнала 13 и с каждым из переключателей. При этом блок управления и синхронизации 14 подключен также к генератору линейного электрического сигнала 22. Блок управления и синхронизации 14 выполнен с обеспечением возможности синхронизации времени излучения генератором широкополосного сигнала 13 с работой переключателей. При этом при открывании первого переключателя 15 и поступлении широкополосного электрического сигнала на первый обратимый электроакустический преобразователь 1, второй переключатель 16, третий переключатель 18 и четвертый переключатель 17 остаются в закрытом положении для предотвращения поступления широкополосного электрического сигнала на второй обратимый электроакустический преобразователь 10, третий обратимый электроакустический преобразователь 12 и четвертый обратимый электроакустический преобразователь 11.

Многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов 19 представляет собой специализированное устройство для автоматического вычисления взаимных корреляционных функций, например коррелятор (определение коррелятора приведено, например в Википедии на сайте http://m.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D1%80%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80 (дата обращения 11.05.2012)). Многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов 19 вычисляет взаимную корреляцию каждого из принятых электрических сигналов с соответствующим широкополосным электрическим сигналом. При этом многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов 19 своими входами соединен с выходом генератора широкополосных сигналов 13 и с каждым из обратимых электроакустических преобразователей. Выход многоканального вычислителя взаимных корреляционных функций сигналов 19 соединен с блоком вычисления ширины корреляционных откликов 20.

Блок вычисления ширины корреляционных откликов 20 представляет собой устройство, выполненное с обеспечением возможности вычисления ширины корреляционных откликов. Блок вычисления ширины корреляционных откликов 20 своими выходами соединен с блоком сравнения 23 и с блоком памяти ширины корреляционных откликов 21.

Блок памяти ширины корреляционных откликов 21 выполнен с обеспечением возможности сохранения предыдущих значений ширины корреляционных функций, полученных за предыдущие циклы вычислений блока вычисления ширины корреляционных откликов 20, или одного предыдущего значения ширины корреляционной функции, обновляемого при получении последующего значения ширины корреляционной функции.

Блок сравнения 23 представляет собой устройство, выполненное с обеспечением возможности сравнения ширины корреляционной функции, вычисленной блоком вычисления ширины корреляционных откликов 20 в данный момент времени, с одним или несколькими предыдущими значениями ширины корреляционной функции, полученной за предыдущие циклы вычисления блока вычисления ширины корреляционных откликов 20.

Генератор линейного электрического сигнала 22 представляет собой устройство, генерирующее электрические сигналы, линейно нарастающие во времени. При этом указанный линейный электрический сигнал, по сути, является показателем течения времени для отображения зависимости какой-либо функции от времени. Генератор линейного электрического сигнала 22 своим входом соединен с блоком управления и синхронизации 14. Генератор линейного электрического сигнала 22 выходом соединен со средством отображения 24 (одним из его входов).

Средство отображения 24 представляет собой выходное электронное устройство, предназначенное для отображения информации, например монитор. Средство отображения 24 соединено с генератором линейного электрического сигнала 22 и с блоком вычисления ширины корреляционных откликов 20.

Устройство для контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре 3 реализуется следующим образом.

Устройство контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре 3 изготавливают путем соединения каждого из обратимых электроакустических преобразователей (в частности, первого обратимого электроакустического преобразователя 1, второго обратимого электроакустического преобразователя 10, третьего обратимого электроакустического преобразователя 12 и четвертого обратимого электроакустического преобразователя 11) с советующим переключателем (в частности, первым переключателем 15, вторым переключателем 16, третьим переключателем 18, четвертым переключателем 17), каждый из которых соединен с генератором широкополосных сигналов 13 и блоком управления и синхронизации 14, соединенными друг с другом, а также соединения многоканального вычислителя взаимных корреляционных функций сигналов 19 с генератором широкополосного сигнала 13 и с блоком вычисления ширины корреляционных откликов (максимумов, функций) 20, соединенным с блоком памяти ширины корреляционных откликов (максимумов, функций) 21 и блоком сравнения 23, соединенными друг с другом, при этом генератор линейных электрических сигналов 22 соединен с блоком управления и синхронизации 14 и средством отображения 24, соединенным с блоком вычисления ширины корреляционных откликов 20. Соединение указанных блоков и средств может быть выполнено любым известным способом с обеспечением возможности передачи между ними сигналов и информации, например посредством шины данных и/или посредством проводного соединения отдельных блоков между собой и/или посредством выделенной радиолинии или любым другим известным способом.

Обратимые электроакустические преобразователи устанавливают на внешней стороне боковых стенок 2 резервуара 3 с обеспечением возможности передачи акустического сигнала от одного из обратимых электроакустических преобразователей другим обратимым электроакустическим преобразователем через среду (нефть).

Генератор широкополосных сигналов 13 генерирует широкополосный электрический сигнал, который под управлением блока управления и синхронизации 14 поступает на переключатели. При этом работа переключателей синхронизуется с работой генератора широкополосных сигналов 13 посредством блока управления и синхронизации 14. Один из переключателей находится в открытом положении и пропускает широкополосный электрический сигнал на один из обратимых электроакустических преобразователей. При этом другие переключатели находятся в закрытом положении и не пропускают широкополосный электрический сигнал на другие обратимые электроакустические преобразователи.

Обратимый электроакустический преобразователь, на который приходит широкополосный электрический сигнал, преобразует этот сигнал в широкополосный акустический сигнал. Далее указанный обратимый электроакустический преобразователь, например третий обратимый электроакустический преобразователь 12, излучает широкополосный акустический сигнал, например третий широкополосный акустический сигнал 5, в среду в виде сырой нефти. За счет выполнения обратимых электроакустических преобразователей ненаправленного действия излученный широкополосный акустический сигнал распространяется во всех направлениях и принимается другими обратимыми электроакустическими преобразователями, за исключением обратимого электроакустического преобразователя, излучившего данный широкополосный акустический сигнал.

Обратимые электроакустические преобразователи, принявшие акустические сигналы, прошедшие через среду, преобразуют эти принятые акустические сигналы в принятые электрические сигналы и передают эти принятые электрические сигналы многоканальному вычислителю взаимных корреляционных функций сигналов 19. При этом на многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов 19 поступает широкополосный электрический сигнал от генератора широкополосных электрических сигналов 13.

Многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов 19 вычисляет взаимные корреляционные функции каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом. Информация от многоканального вычислителя взаимных корреляционных функций сигналов 19 поступает в блок вычисления ширины корреляционных откликов 20, где происходит вычисление ширины корреляционных откликов. Вычисленное значение поступает в блок памяти ширины корреляционных откликов 21 и в блок сравнения 23. При наличии в блоке памяти ширины корреляционных откликов 21 предыдущего вычисленного значения оно также поступает в блок сравнения 23, где производится сравнение значения, полученного в данный момент времени, с предыдущим значением.

Далее происходит последовательное поочередное поступление широкополосного электрического сигнала на другие обратимые электроакустические преобразователи и повторение вышеописанной последовательности действий. При этом принимающими являются другие обратимые электроакустические преобразователи, за исключением обратимого электроакустического преобразователя, излучившего данный широкополосный акустический сигнал. По совпадению значения, полученного в данный момент времени, с предыдущим значением судят об окончании процесса перемешивания и получении однородной смеси.

В частном случае возможно поступление значения ширины корреляционных откликов от блока вычисления ширины корреляционных откликов 20 на средство отображения 24. На средство отображения 24 также происходит поступление сигнала от генератора линейных электрических сигналов 22, управляемого блоком управления и синхронизации 14. На средстве отображения 24 формируется график зависимости среднего значения ширины корреляционного отклика от времени в соответствии с информацией, полученной от генератора линейных электрических сигналов 22 и от блока вычисления ширины корреляционных откликов 20. Данный график является общей интегральной характеристикой однородности перемешанной нефти. На средство отображения 24 также целесообразно выводить и частные значения ширины корреляционных функций для различных пар сигналов. Это позволит оператору управлять режимом работы боковых миксеров - изменять угол лопаток, их скорость и так далее, чтобы минимизировать время перемешивания.

Таким образом, выполнение устройства из обратимых электроакустических преобразователей, генератора широкополосного сигнала, блока управления и синхронизации, многоканального вычислителя взаимных корреляционных функций сигналов, блока вычисления ширины корреляционных откликов, блока памяти ширины корреляционных откликов и блока сравнения обеспечивает повышение точности выявления неоднородностей и определения степени перемешивания за счет использования многоканального вычислителя взаимных корреляционных функций сигналов, блока вычисления ширины корреляционных откликов, блока памяти ширины корреляционных откликов и блока сравнения.

Использование: для контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе перемешивания поочередно каждым обратимым электроакустическим преобразователем излучают широкополосный акустический сигнал через среду к другим обратимым электроакустическим преобразователям, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, при этом обработку принятых электрических сигналов осуществляют путем вычисления взаимных корреляционных функций каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом, вычисляют общую ширину корреляционных откликов, о завершении перемешивания нефти судят по стабилизации общей ширины корреляционных откликов. Технический результат: повышение точности выявления неоднородностей среды, а также повышение точности определения степени перемешивания. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре, заключающийся в том, что размещают обратимые электроакустические преобразователи с обеспечением возможности распространения акустических сигналов через среду от каждого из обратимых электроакустических преобразователей к другим обратимым электроакустическим преобразователям, в процессе перемешивания поочередно подают на каждый обратимый электроакустический преобразователь широкополосный электрический сигнал, преобразуют этот сигнал в широкополосный акустический сигнал посредством соответствующего обратимого электроакустического преобразователя и излучают его в среду посредством соответствующего обратимого электроакустического преобразователя, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, далее преобразуют широкополосный электрический сигнал в широкополосный акустический сигнал посредством одного из других обратимых электроакустических преобразователей, излучают его в среду посредством указанного одного из других обратимых электроакустических преобразователей, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, принятые электрические сигналы обрабатывают, отличающийся тем, что обработку принятых электрических сигналов осуществляют путем вычисления взаимных корреляционных функций каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом, вычисляют общую ширину корреляционных откликов, о завершении перемешивания нефти судят по стабилизации общей ширины корреляционных откликов.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее обратимые электроакустические преобразователи, расположенные на внешней стороне стенок резервуара по его периметру, соединенные каждый с генератором широкополосного сигнала через соответствующий переключатель, блок управления и синхронизации, многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов, блок вычисления ширины корреляционных откликов, блок памяти ширины корреляционных откликов и блок сравнения, при этом блок управления и синхронизации соединен с генератором широкополосных сигналов и с каждым из переключателей, многоканальный вычислитель взаимных корреляционных функций сигналов своими входами соединен с каждым из обратимых электроакустических преобразователей и с генератором широкополосных сигналов, выход вычислителя взаимных корреляционных функций сигналов соединен с входом блока вычисления ширины корреляционных функций, выход которого соединен с блоком памяти ширины корреляционных откликов и первым входом блока сравнения, при этом блок памяти ширины корреляционных откликов соединен со вторым входом блока сравнения.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в него введен генератор линейного электрического сигнала и средство отображения, при этом генератор линейного электрического сигнала своим входом соединен с блоком управления и синхронизации, а своим выходом соединен с одним из входов средства отображения, другой вход которого соединен с блоком вычисления ширины корреляционных откликов.